马氏体不锈钢的制作方法(原创UNS S17400马氏体不锈钢)

今天给各位分享马氏体不锈钢的制作方法的知识，其中也会对原创UNS S17400马氏体不锈钢进行分享，希望能对你有所帮助！

本文导读目录：

1、马氏体不锈钢的制作方法

2、原创UNS S17400马氏体不锈钢

3、【技术】浅谈对马氏体不锈钢的认识

马氏体不锈钢的制作方法

　　通过实际经验认识到，最高硬度的限制可有效地降低对于13％Cr钢硫化物应力裂纹的敏感性。

　　例如，在NACEMR0175中，当将13％Cr钢，例如SUS420钢用于含有硫化氢的腐蚀环境中时，规定以HRC计的的最高硬度以至于限制到22(洛氏硬度C级)。

　　至于上述改进型13％Cr钢，建议了数种具有高机械强度和优异耐腐蚀性能的钢。

　　例如，日本专利申请公开2-公开了一种即使在热加工或淬火的状态下也具有高机械强度和优异耐腐蚀性的马氏体不锈钢，在该情况下，不仅向其中加入Ni而且还加入Mo。

　　此外，日本专利申请公开2-建议了一种具有高机械强度以及在二氧化碳环境中具有优异耐腐蚀性和优异耐应力腐蚀裂纹的马氏体不锈钢，其中13％Cr钢中含有一定量的Cu。

　　换言之，为了确保在非常严酷的油井环境中的耐腐蚀磨损性，钢必须同时满足在二氧化碳中的耐腐蚀性能和耐硫化物应力裂纹性，并且钢还必须提高硬度以增强耐腐蚀磨损性能。

　　但是，具有限制最高硬度级别的13％Cr钢在日益严酷的油井环境中难以满足耐腐蚀磨损性。

　　因此，在常规制备13％Cr钢的方法中，难以同时满足耐硫化物应力裂纹性，耐腐蚀磨损性和耐局部腐蚀性，这些性能在严酷的油井环境中都是需要的。

　　接着，对于以HRC计的硬度为35的钢管在淬火状态下进行耐腐蚀磨损测试，并且证实得到了优异的耐磨损性能。

　　为了比较，对于在回火后以HRC计的硬度为约22的的钢管进行类似的腐蚀磨损测试，并且发现由该在淬火状态下以HRC计的硬度高达35的钢管，与在回火状态具有相对低硬度的钢管相比较，得到远为优异的耐腐蚀磨损性。

　　从这些结果清楚地表明，不管是热加工过的还是淬火过的13％Cr钢都提供了对于耐硫化物应力裂纹性，耐腐蚀磨损性和耐局部腐蚀性的优异性能。

　　在迄今为止对于使用各种相互具有不同化学组成的马氏体不锈钢所进行的系统研究中，可以澄清下面的事实[1]至[3][1]在钢表面上生长的氧化铬薄膜上的硫化物层的形成提高了在含非常少量H2S的腐蚀环境中的耐硫化物应力裂纹性能。

　　具体而言，硫化铜和硫化钼的混合物提供非常细密的层，因而提供对氧化铬薄膜的保护。

　　Cu和Mo在钢中的理想含量取决于腐蚀环境的状态。

　　从在各式各样的腐蚀环境(pH条件)下评估耐应力腐蚀性能的结果中发现，Cu和Mo的含量应当满足下式(a)或(b)0.2％≤Mo+Cu/4≤5％...(a)0.55％≤Mo+Cu/4≤5％...(b)式(a)或(b)应用的不同是因为腐蚀环境的不同。

　　钢硬度的增加对于适宜的耐腐蚀磨损性能是有效的。

　　具体而言，以HRC计的硬度30对于在含有CO2和非常少量H2S的腐蚀环境中达到高耐腐蚀磨损性能是必须的。

　　(1)一种马氏体不锈钢，按质量％计，其包含C0.01-0.10％，Si0.05-1.0％，Mn0.05-1.5％，P不高于0.03％，S不高于0.01％，Cr9-15％，Ni0.1-4.5％，Al不高于0.05％且N不高于0.1％，并且还包含Cu0.05-5％和Mo0.05-5％中的至少一种，余下的是Fe和杂质，其中Cu和Mo的含量满足下式(a)，0.2％≤Mo+Cu/4≤5％...(a)。

　　(2)一种马氏体不锈钢，按重量％计，其包含C0.01-0.10％，Si0.05-1.0％，Mn0.05-1.5％，P不高于0.03％，S不高于0.01％，Cr9-15％，Ni0.1-4.5％，Al0.05％和N不高于0.1％，并且进一步包含Cu0-5％和Mo0-5％中的至少一种，余下的是Fe和杂质，其中Cu和Mo的含量满足下式(b)，0.55％≤Mo+Cu/4≤5％...(b)且其中以HRC计的硬度为3045，并且原始奥氏体晶粒间界中的碳化物量不高于0.5体积％。

　　图1所示为在pH3.75的腐蚀环境中Mo和Cu的含量对于耐硫化物应力裂纹的影响的图。

　　实施本发明的最佳方式在本发明中，如上规定钢的化学组成，金属结构和硬度。

　　首先，将描述根据本发明的马氏体不锈钢的化学组成。

　　Si0.05-1.0％硅是一种起脱氧剂作用的元素。

　　低于0.05％的Si含量在脱氧阶段引起铝损失增加。

　　另一方面，高于1.0％的Si含量引起韧性降低。

　　因而，Si含量应当设置为0.05-1.0％。

　　优选的范围应当为0.10-0.8％，并且更优选的范围应当为0.10-0.6％。

　　P不高于0.03％磷(phosphor)是作为杂质包含于钢中的。

　　而且，P对于钢的韧性具有有害的影响，并且在含有CO2等的腐蚀环境中使耐腐蚀性能恶化。

　　但是，在不高于0.03％的含量时不会有特别的问题。

　　优选的上限应当为0.02％，并且更优选的上限应当为0.015％。

　　Cr9-15％铬在根据本发明的马氏体不锈钢中是一种基本元素。

　　具体而言，Cr在含有CO2、Cl-和H2S的腐蚀环境中是一种提高耐腐蚀性能和耐硫化物应力裂纹性能的重要元素。

　　而且，在Cr含量的适宜范围下，在高温下在金属结构中形成了奥氏体相并且在淬火处理中形成了马氏体相以使金属结构稳定。

　　为此目的，Cr在钢中的含量必须不低于9％。

　　但是，过量的Cr含量倾向于在金属结构中产生铁氧体(ferrite)，并且使其难以在淬火处理中得到马氏体相。

　　优选的范围应当为9.5-13.5％，并且更优选的范围应当为9.5-11.7％。

　　当使用这种脱氧剂时，含量应当设置为不低于0.0005％。

　　但是，高于0.05％的Al含量增加非金属夹杂物颗粒的量，由此导致韧性和耐腐蚀性能降低。

　　Mo0.05-5％钼是这样一种元素，其在Cr共同存在的条件下在含有碳氧化物的环境中防止局部腐蚀，并且其在含有非常少量H2S的腐蚀环境中生成硫化物以提高氧化铬的稳定性。

　　按照本发明，必须含有Cu和Mo中的至少一种。

　　在含有Mo的情况下，在低于0.05％的含量下，不能得到上述的效果。

　　而且，不低于5％的Mo含量使上述作用饱和。

　　由此使其不可能进一步提高耐局部腐蚀性能和耐硫化物应力裂纹性能。

　　因而，Mo含量的优选范围应当为0.1-1.0％，并且更优选范围应当为0.10-0.7％。

　　而且，由下式(a)或(b)规定Mo含量的下限。

　　式(a)0.2％≤Mo+Cu/4≤5％，式(b)0.55％≤Mo+Cu/4≤5％。

　　而且，腐蚀环境的条件，具体而言，pH影响这种由Cu和Mo导致的硫化物薄膜的形成。

　　定性地，在降低pH值，即严酷的腐蚀环境的情况下，要求更大量的Cu和/或Mo。

　　如图1所示，为了在不低于pH3.75的腐蚀环境中得到优异的耐硫化物应力裂纹性能，必须满足上式(b)0.55％≤Mo+Cu/4≤5％。

　　如图2所示，为了在不低于pH4.0的环境中得到优异的耐硫化物应力裂纹性能，必须满足上式(a)0.2％≤Mo+Cu/4≤5％。

　　在此情况下，Mo+Cu/4≤5％的关系得自于其中硫化铜和硫化钼使氧化铬薄膜稳定的作用的饱和。

　　此外，根据本发明的马氏体不锈钢可以含有下组A和B中的一种或多种元素。

　　组BB0.0002-0.005％，Ca0.0003-0.005％，Mg0.0003-0.005％且稀土元素0.0003-0.005％。

　　2.金属结构在根据本发明的马氏体不锈钢中，在高温下的耐局部腐蚀性能要求钢中的原始奥氏体晶粒间界中的碳化物量不高于0.5体积％。

　　因此，在本发明中，在原始奥氏体的晶粒间界中的碳化物量应当设置为不高于0.5体积％。

　　该量的优选上限应当为0.3体积％并且该量的更优选上限应当为0.1体积％。

　　由于即使在没有碳化物存在于原始奥氏体的晶粒间界中的情况下，耐腐蚀性能也是优异的，因此没有特别规定其下限。

　　3.硬度在根据本发明的马氏体不锈钢中，为了在含有CO2和非常少量H2S的腐蚀环境中得到所需要的耐腐蚀磨损性能，必须将在以HRC计的的硬度设置为不低于30。

　　另一方面，在以HRC计的高于45的硬度导致在钢中改善耐腐蚀磨损性能的作用饱和，并且还使韧性恶化。

　　因而，钢的以HRC计的硬度应当设置为30-45。

　　而且，在以HRC计的的硬度的优选范围应当为32-40。

　　但是，在高温下的回火不仅提供钢机械强度的降低，而且增加碳化物在原始奥氏体的晶粒间界中的量，由此导致局部腐蚀产生。

　　考虑到此事实，优选应当在不高于400℃的低温下进行回火。

　　在上面处理中的热加工是指锻造，中厚钢板轧制(platerolling)，钢管轧制等，并且此处所述的钢管不仅指无缝钢管，而且指焊接钢管。

　　REM稀土元素于1,250℃加热由此制备的块体1小时，然后热轧制以形成15mm厚的钢板。

　　然后，通过对钢板进行各种热处理中的一种，来制备测试材料。

　　所采用的方法是如表2和3所示的处理的组合AC，AC+LT，AC+HT，WQ，WQ+LT和WQ+HT，其中在各种符号中的处理内容如下AC热轧制之后的空气冷却。

　　LT于250℃加热30分钟之后的空气冷却。

　　加工由此制备的每一种测试材料以形成相应的试件。

　　然后，在以下所述的各种条件下进行原始奥氏体的晶粒间界中碳化物量、耐硫化物应力裂纹性、耐腐蚀磨损性和耐局部腐蚀性的测试首先，在原始奥氏体的晶粒间界中碳化物量的测量中，从每一种试件中制备萃取的复制样品，然后从25m35m区域中随机地选择10块地方，并且用电子显微镜在2,000的放大倍数下观察。

　　通过数点方法，确定原始奥氏体的晶粒间界中以点排列的形式存在的碳化物的面积，并且将由此得到的面积平均来确定碳化物的量。

　　此外，在耐腐蚀磨损性测试中，将片状样品(20mm宽2mm厚30mm长)用作试件。

　　在pH3.75或pH4.0的腐蚀环境下，以50m/s的流速、于25℃下从喷嘴向试件的表面喷淋一种含有300Pa(0.003巴)H2S+100kPa(1巴)CO2，5％NaCl的测试溶液336小时。

　　分别将腐蚀磨损的不存在和存在标记为○和。

　　测试号10、18、24和26至29属于比较例在测试号26至29中，其化学组成不在本发明规定的范围之内；在测试号26中，不满足式(b)且在测试号27中，既不满足式(a)也不满足式(b)；测试号10、18、24和28中，其硬度不在本发明规定的范围之内，且在测试样10、18和24中，原始奥氏体的晶粒间界中的碳化物量不在本发明规定的范围之内。

　　在比较例中，在硫化物应力裂纹、腐蚀磨损和局部腐蚀的评估测试中，所有的样品不是出现裂纹就是出现腐蚀。

　　工业适用性根据本发明的马氏体不锈钢提供对于耐硫化物应力裂纹性、耐腐蚀磨损性和耐局部腐蚀性的优异性能。

　　结果是，可以比在常规油井中采用的石油或天然气更高的流速下进行油井中的操作，由此可以提高在油井工作中的操作效率。

　　2.一种马氏体不锈钢，按质量％计，其包含C0.01-0.10％，Si0.05-1.0％，Mn0.05-1.5％，P不高于0.03％，S不高于0.01％，Cr9-15％，Ni0.1-4.5％，Al不高于0.05％和N不高于0.1％，并且进一步包含Cu0.05-5％和Mo0.05-5％中的至少一种，余下的是Fe和杂质，其中Cu和Mo的含量满足下式(b)，0.55％≤Mo+Cu/4≤5％…(b)且其中以HRC计的硬度为30-45，并且原始奥氏体晶粒间界中的碳化物量不高于0.5体积％。

　　4.一种马氏体不锈钢，按质量％计，其包含C0.01-0.10％，Si0.05-1.0％，Mn0.05-1.5％，P不高于0.03％，S不高于0.01％，Cr9-15％，Ni0.1-4.5％，Al不高于0.05％和N不高于0.1％，还包含Cu0.05-5％和Mo0.05-5％中的至少一种，并且还包含Ti0.005-0.5％、V0.005-0.5％和Nb0.005-0.5％中的一种或多种元素，余下的是Fe和杂质，其中Cu和Mo的含量满足下式(b)，0.55％≤Mo+Cu/4≤5％…(b)且其中以HRC计的硬度为30-45，并且原始奥氏体晶粒间界中的碳化物量不高于0.5体积％。

　　6.根据权利要求2所述的马氏体不锈钢，其中按质量％计，所述的钢还包含B0.0002-0.005％，Ca0.0003-0.005％，Mg0.0003-0.005％和稀土元素0.0003-0.005％中的一种或多种元素。

　　8.根据权利要求4所述的马氏体不锈钢，其中按质量％计，所述的钢还包含B0.0002-0.005％，Ca0.0003-0.005％，Mg0.0003-0.005％和稀土元素0.0003-0.005％中的一种或多种元素。

　　发明者天谷尚,近藤邦夫,上田昌克,中村启一,栉田隆弘(死亡)申请人:住友金属工业株式会社。

原创UNS S17400马氏体不锈钢

　　EN/DIN1.4542/X5CrNiCuNb16.4/AFNORZ6CNU17-O4/ASMESA693。

　　AMS5643/5604EN10088-3H900/H1025/H1075/H1150D。

　　合金718通过二次镍（铝、钛、铌）相的沉淀而硬化，使合金兼具高强度和良好的耐腐蚀性。

　　17-4PH两种情况均可加工；意味着在固溶退火和老化条件下。

　　如果需要非常严格的公差，则应考虑热处理导致的尺寸变化。

　　合金17-4PH的耐腐蚀性能与AISI304不锈钢相媲美，但在一般情况下优于400系列不锈钢。

　　合金17-4PH在条件A中，一般不应该投入使用，合金容易出现马鞍断裂，并且比老化合金更容易受到氯化物应力腐蚀开裂。

【技术】浅谈对马氏体不锈钢的认识

　　由上图可看出，马氏体不锈钢（3Cr13、420J2、3Cr14、5Cr14Mo、1.4110、5Cr15MoV、1.4116、7Cr17Mo、440A），碳含量与铬含量基本成正比。

　　在Fe-Cr二元合金中，当Cr大于13%时，不存在相（奥氏体相），此类合金为单相铁素体合金，在任何热处理制度下也不能产生马氏体，即无法通过热处理调整其力学性能（无法通过热处理增加硬度），为此必须在内Fe-Cr二元合金中加入奥氏体形成元素，C、N是有效元素，就扩大相来看，C、N元素的添加使得合金允许更高的铬含量。

　　追求更高的铬含量是因为铬是不锈钢防锈的最主要元素，因会在不锈钢表面形成钝化膜（氧化铬）以防止不锈钢中的铁氧化。

　　通常来说，铬含量越高，不锈钢耐腐蚀性越好。

　　所以当铬含量相同时，碳含量越低，则耐腐蚀性越好，碳含量越高，则耐腐蚀性越差。

　　比如1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13，耐腐蚀性高低排列为（暂去除热处理、抛磨处理等其他加工因素影响）：1Cr13>2Cr13>3Cr13>4Cr13。

　　所以要想得到更高的硬度，就需相应增加碳含量，而为了保证其耐腐蚀性，则相应又要增加铬含量。

　　反过来看，要想得到更好的耐腐蚀性能，就需相应增加铬含量，而为了热处理时得到稳定的奥氏体组织，则相应又要增加碳含量，二者相辅相成。

　　3、高碳类：C0.6%-1%，Cr18%，如9Cr19。

　　3Cr13/420J2（日本牌号，对应国产牌号为3Cr13）/1.4028（德国牌号，对应国产牌号3Cr13）/3Cr14：532HRC；。

那么以上的内容就是关于马氏体不锈钢的制作方法的介绍了，原创UNS S17400马氏体不锈钢是小编整理汇总而成，希望能给大家带来帮助。